微生物在自然界物質(zhì)循環(huán)中的作用演示

微生物在自然界物質(zhì)循環(huán)中的作用演示第一頁，共五十五頁，2022年，8月28日第一節(jié)碳素循環(huán)中微生物的作用CO2有機(jī)質(zhì)第二頁，共五十五頁，2022年，8月28日火山爆發(fā)工業(yè)開采微生物、植物合成作用分解作用有機(jī)質(zhì)碳酸鹽礦地址成礦作用煤、石油、天然氣等化石燃料開采、燃燒燃燒微生物、動物、植物CO2碳素循環(huán)示意圖第三頁，共五十五頁，2022年，8月28日復(fù)雜有機(jī)物微生物胞外酶簡單有機(jī)物好氧微生物胞內(nèi)酶厭氧微生物胞內(nèi)酶CO2+H2OCO2、H2O、H2、CH4、H2S及有機(jī)酸、醇、酮、醛等未完全氧化產(chǎn)物第四頁，共五十五頁，2022年，8月28日第一節(jié)碳素循環(huán)中微生物的作用第五頁，共五十五頁，2022年，8月28日

一、碳源污染物的轉(zhuǎn)化包括:糖類、蛋白質(zhì)、脂類、石油和人工合成的有機(jī)化合物等。（一）糖類污染物提問：哪些糖類會成為污染物？難溶的多糖，且當(dāng)一些難溶解的多糖數(shù)量較大時才會使自凈時間大大增加，從而對環(huán)境造成污染。這類多糖主要是纖維素、半纖維素、果膠質(zhì)、木質(zhì)素、淀粉。第一節(jié)碳素循環(huán)中微生物的作用第六頁，共五十五頁，2022年，8月28日1、纖維素的分解第一節(jié)碳素循環(huán)中微生物的作用(C6H10O5）n1014kg來源:棉紡印染廢水、造紙廢水、人造纖維廢水及城市垃圾等，其中均含有大量纖維素。Ａ．微生物分解途徑第七頁，共五十五頁，2022年，8月28日微生物分解途徑第八頁，共五十五頁，2022年，8月28日第一節(jié)碳素循環(huán)中微生物的作用(1)有氧、中溫條件a.真菌(木霉屬)

木材腐朽：褐腐：只分解木材中的纖維素剩下木質(zhì)素。

白腐：只分解木材中的木質(zhì)素剩下纖維素。b.細(xì)菌（食纖維菌屬)c.放線菌Ｂ、分解纖維素的微生物第九頁，共五十五頁，2022年，8月28日(2)無氧中溫條件

細(xì)菌：纖維分解梭菌

真菌：木朽菌、層孔菌

放線菌：第一節(jié)碳素循環(huán)中微生物的作用(3)高溫條件：在60—70℃條件下生長，并分解纖維素。

細(xì)菌：熱纖維菌

放線菌：鏈霉菌屬、小單孢菌屬真菌：Ｂ、分解纖維素的微生物第十頁，共五十五頁，2022年，8月28日第一節(jié)碳素循環(huán)中微生物的作用

纖維素單糖按作用場所分：

表面酶：分布于細(xì)胞表面,不能在其細(xì)胞培養(yǎng)液中起作用的酶（食纖維菌）。

胞外酶：分泌到胞外,在細(xì)胞生活環(huán)境中起作用的酶（真菌形成的纖維素酶）。內(nèi)切葡萄糖酶外切葡萄糖酶β-葡萄糖苷酶纖維素復(fù)合酶Ｃ、微生物分解纖維素的生化機(jī)制第十一頁，共五十五頁，2022年，8月28日第一節(jié)碳素循環(huán)中微生物的作用２、半纖維素的分解存在于植物細(xì)胞壁的雜多糖。造紙廢水和人造纖維廢水中含半纖維素。分解過程

TCA循環(huán)聚糖酶CO2+H2O

半纖維素單糖+糖醛酸

H2O各種發(fā)酵產(chǎn)物厭氧分解五碳糖、六碳糖、糖醛酸的組成的多糖第十二頁，共五十五頁，2022年，8月28日第一節(jié)碳素循環(huán)中微生物的作用分解半纖維素的微生物：真菌（雙孢蘑菇根霉、曲霉、小克銀漢霉、青霉及鐮刀霉）。放線菌（青銅色小單孢菌）細(xì)菌（許多芽孢桿菌、假單胞菌、節(jié)細(xì)菌）藻類第十三頁，共五十五頁，2022年，8月28日３、果膠物質(zhì)的分解第一節(jié)碳素循環(huán)中微生物的作用半乳糖醛酸以α-1，4糖苷鍵連成的多糖（1）、分解果膠的微生物細(xì)菌、放線菌、真菌等

水浸法：把麻類物質(zhì)浸入水中，利用厭氣微生物分解其中的果膠。

露浸法：把麻類物質(zhì)堆置并保持一定的濕度，利用好氧微生物分解果膠。（2）、果膠分解的應(yīng)用---麻類脫膠第十四頁，共五十五頁，2022年，8月28日４、木質(zhì)素的分解第一節(jié)碳素循環(huán)中微生物的作用木質(zhì)素存在于除苔蘚和藻類外所有植物的細(xì)胞壁中，由松柏醇、香豆醇和芥子醇聚合而成的高度分枝多聚物。Lignin木質(zhì)素木質(zhì)素空腔纖維素第十五頁，共五十五頁，2022年，8月28日４、木質(zhì)素的分解第一節(jié)碳素循環(huán)中微生物的作用主要微生物：真菌中的擔(dān)子菌放線菌中的鏈霉菌第十六頁，共五十五頁，2022年，8月28日自然界中哪些微生物能夠進(jìn)行木質(zhì)素的降解呢？確證的只有真菌中的黃孢原毛平革菌，疑似的只有軟腐菌。黃孢原平毛革菌(Phanerochaetechrysosprium)是白腐真菌的一種，隸屬于擔(dān)子菌綱、同擔(dān)子菌亞綱、非褶菌目、絲核菌科。白腐—樹皮上木質(zhì)素被該菌分解后漏出白色的纖維素部分。第十七頁，共五十五頁，2022年，8月28日第一節(jié)碳素循環(huán)中微生物的作用纖維素分解復(fù)合菌系PC1第十八頁，共五十五頁，2022年，8月28日第一節(jié)碳素循環(huán)中微生物的作用PC1對稻稈的分解第十九頁，共五十五頁，2022年，8月28日MC1處理8d后的稻稈第一節(jié)碳素循環(huán)中微生物的作用第二十頁，共五十五頁，2022年，8月28日第一節(jié)碳素循環(huán)中微生物的作用第二十一頁，共五十五頁，2022年，8月28日MC1-1MC1-4MC1-2MC1-3MC1-5MC1-6第一節(jié)碳素循環(huán)中微生物的作用第二十二頁，共五十五頁，2022年，8月28日第一節(jié)碳素循環(huán)中微生物的作用第二十三頁，共五十五頁，2022年，8月28日第一節(jié)碳素循環(huán)中微生物的作用第二十四頁，共五十五頁，2022年，8月28日５、幾丁質(zhì)的分解第一節(jié)碳素循環(huán)中微生物的作用N-乙酰氨基葡萄糖以β-1，4糖苷鍵連接而成的大分子主要微生物：細(xì)菌：嗜幾丁質(zhì)芽孢桿菌放線菌：鏈霉菌第二十五頁，共五十五頁，2022年，8月28日（二）油脂的轉(zhuǎn)化水中來源：毛紡、毛條廠廢水、油脂廠廢水、肉聯(lián)廠廢水、制革廠廢水含有大量油脂降解油脂較快的微生物：細(xì)菌

——熒光桿菌、綠膿桿菌、靈桿菌絲狀菌

——放線菌、分支桿菌真菌

——青霉、乳霉、曲霉途徑：水解+β氧化第一節(jié)碳素循環(huán)中微生物的作用第二十六頁，共五十五頁，2022年，8月28日1．降解石油的微生物降解石油的微生物很多，據(jù)報道有200多種細(xì)菌

——假單胞菌、棒桿菌屬、微球菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬放線菌

——諾卡氏菌酵母菌

——假絲酵母霉菌

——青霉屬、曲霉屬藻類

——藍(lán)藻和綠藻（三）石油的轉(zhuǎn)化第一節(jié)碳素循環(huán)中微生物的作用第二十七頁，共五十五頁，2022年，8月28日2．石油的降解機(jī)理B．無支鏈環(huán)烷烴的降解：以環(huán)己烷為例第一節(jié)碳素循環(huán)中微生物的作用

+O2R-CH2-CH2-CH3R-CH2-CH2-COOHβ-氧化

CO2+H2OCH2-COOH+R-COOHA．鏈烷烴的降解第二十八頁，共五十五頁，2022年，8月28日第一節(jié)碳素循環(huán)中微生物的作用芳香烴普遍具有生物毒性，但在低濃度范圍內(nèi)它們可以不同程度的被微生物分解。已知降解不同芳香烴的細(xì)菌類別C．芳香烴第二十九頁，共五十五頁，2022年，8月28日

苯和酚的代謝苯、萘、菲、蒽的降解為如下圖所示

苯的代謝第三十頁，共五十五頁，2022年，8月28日第三十一頁，共五十五頁，2022年，8月28日菲的代謝第三十二頁，共五十五頁，2022年，8月28日蒽的代謝第三十三頁，共五十五頁，2022年，8月28日酚也是先被氧化為鄰苯二酚，這樣各類芳香烴在降解的后半段是相同的，可表示如下第三十四頁，共五十五頁，2022年，8月28日提問：為什么這些有機(jī)物難于生物降解？微生物缺乏相應(yīng)的水解酶二、人工合成的難降解碳源污染物的轉(zhuǎn)化難———對于自然生態(tài)環(huán)境系統(tǒng),如果一種化合物滯留可達(dá)幾個月或幾年之久,或在人工生物處理系統(tǒng),幾小時或幾天之內(nèi)還未能被分解或消除種類：穩(wěn)定劑、表面活性劑、人工合成的聚合物、殺蟲劑、除草劑以及各種工藝流程中的廢品等。第一節(jié)碳素循環(huán)中微生物的作用第三十五頁，共五十五頁，2022年，8月28日1.氯苯類用途：穩(wěn)定劑（潤滑油、絕緣油、增塑劑、油漆、熱載體、油墨等都含有）危害：急性中毒，是一種致癌因子（米糠油事件）降解菌：產(chǎn)堿桿菌、不動桿菌、假單胞菌、芽孢桿菌以及沙雷氏菌的突變體通過共代謝完成氯苯的完全降解。第一節(jié)碳素循環(huán)中微生物的作用第三十六頁，共五十五頁，2022年，8月28日2．洗滌劑可分為陰離子型、陽離子型、非離子型、兩性電解質(zhì)四類。我國目前生產(chǎn)的洗滌劑屬于陰離子型烷基苯磺酸鈉。較早開發(fā)的是非線性的丙烯四聚物型烷基苯磺酸鹽（ABS）：ABS甲基分支干擾生物降解，鏈末端與4個碳原子相連的季碳原子抗攻擊的能力更強(qiáng)。第一節(jié)碳素循環(huán)中微生物的作用第三十七頁，共五十五頁，2022年，8月28日降解洗滌劑的微生物細(xì)菌——假單胞菌、鄰單胞菌、黃單胞菌、產(chǎn)堿單胞菌、產(chǎn)堿桿菌、微球菌、大多數(shù)固氮菌放線菌——諾卡氏菌由于這些微生物的作用，雖然每年排放入環(huán)境中的洗滌劑數(shù)量逐年遞增，但環(huán)境中并沒有發(fā)生洗滌劑的明顯增加。因而洗滌劑一般不會引起環(huán)境的有機(jī)污染。洗滌劑目前存在的問題主要是洗滌劑中的添加劑聚磷酸鹽造成的水體富營養(yǎng)化問題。第一節(jié)碳素循環(huán)中微生物的作用第三十八頁，共五十五頁，2022年，8月28日生物體有機(jī)態(tài)氮NO3-NH4+NO2-NON2O大氣N2同化作用氨化作用硝化作用硝化作用反硝化作用生物固氮同化作用異化還原作用第二節(jié)氮素循環(huán)中微生物的作用第三十九頁，共五十五頁，2022年，8月28日第二節(jié)氮素循環(huán)中微生物的作用有機(jī)氮氨態(tài)氮亞硝態(tài)氮硝態(tài)氮氮氣植物及微生物的固定微生物微生物微生物微生物微生物蛋白質(zhì)、氨基酸、尿素、胺類、腈化物、硝基化合物等。第四十頁，共五十五頁，2022年，8月28日第二節(jié)氮素循環(huán)中微生物的作用一、氨化作用有機(jī)態(tài)N被微生物降解形成NH3的過程(1)蛋白質(zhì)的氨化作用過程蛋白質(zhì)蛋白酶水解肽肽酶水解氨基酸降解NH3氧化脫氨基作用水解脫氨基作用還原脫氨基作用第四十一頁，共五十五頁，2022年，8月28日第二節(jié)氮素循環(huán)中微生物的作用一、氨化作用(2)尿素的氨化CO(NH2)2+2H2O(NH4)2CO3尿酶2NH3+CO2+H2O第四十二頁，共五十五頁，2022年，8月28日第二節(jié)氮素循環(huán)中微生物的作用一、氨化作用(2)尿素的氨化尿素細(xì)菌：

1、球菌：尿素生孢八疊球菌（芽孢）

2、芽孢桿菌：巴斯德尿素芽孢桿菌（唯一N源）第四十三頁，共五十五頁，2022年，8月28日第二節(jié)氮素循環(huán)中微生物的作用一、氨化作用(2)尿素的氨化尿素細(xì)菌的生理特點：①喜堿性條件②以尿素、銨鹽為N源，以有機(jī)C為C源、能源第一、施尿素注意深施第二、尿素不要與堿性物質(zhì)同時施入農(nóng)業(yè)實踐對策（損失率：10-70%）第四十四頁，共五十五頁，2022年，8月28日第二節(jié)氮素循環(huán)中微生物的作用一、氨化作用氨化作用有機(jī)氮無機(jī)氮微生物生長的氮源植物生長的氮源第四十五頁，共五十五頁，2022年，8月28日第二節(jié)氮素循環(huán)中微生物的作用一、氨化作用微生物生長發(fā)育過程中，從外界吸收利用的營養(yǎng)物質(zhì)的C/N是有機(jī)質(zhì)的碳氮比C/N=12.5:1有機(jī)質(zhì)的碳氮比C/N=50:1??25：1C：N=25：1C：N=5：1有機(jī)物微生物第四十六頁，共五十五頁，2022年，8月28日第二節(jié)氮素循環(huán)中微生物的作用一、氨化作用第四十七頁，共五十五頁，2022年，8月28日第二節(jié)氮素循環(huán)中微生物的作用二、硝化作用將銨氧化形成硝酸的微生物學(xué)過程硝化作用化能自養(yǎng)型（好氧）異養(yǎng)型（厭氧、耐酸）1、硝化細(xì)菌和硝化作用的過程N(yùn)H4+

NO2-NO3-硝酸細(xì)菌亞硝酸細(xì)菌第四十八頁，共五十五頁，2022年，8月28日第二節(jié)氮素循環(huán)中微生物的作用二、硝化作用2、影響硝化作用的環(huán)境因素

(1)pH值：喜歡微堿性環(huán)境；

(2)溫度：4-40℃，最適：25-35℃；

(3)通氣：需要氧、CO2；

(4)濕度：過量-影響通氣，不足-引起細(xì)胞缺水。3、硝化作用的農(nóng)業(yè)意義淋溶、反硝化硝化作用的化學(xué)抑制第四十九頁，共五十五頁，2022年，8月28日第二節(jié)氮素循環(huán)中微生物的作用三、反硝化作用微生物將硝酸還原為氨、N2O及N2的過程HNO3N2O或N2NH3硝酸鹽的同化還原作用硝酸鹽的異化還原作用（脫氮）1、反硝化作用的過程第五十頁，共五十五頁，2022年，8月28日第二節(jié)氮素循環(huán)中微生物的作用三、反硝化作用2、反硝化作用微生物大多數(shù)：異養(yǎng)、兼性厭氧極少數(shù)：化能自養(yǎng)型（脫氮硫桿菌）第五十一頁，共五十五頁，2022年，